TY - JOUR

T1 - Синтез высокодисперсного диборида хрома с использованием нановолокнистого углерода

AU - Krutskii, Yu L.

AU - Dyukova, K. D.

AU - Kuz’min, R. I.

AU - Netskina, O. V.

AU - Iorkh, A. E.

N1 - Крутский Ю.Л., Дюкова К.Д., Кузьмин Р.И., Нецкина О.В., Иорх А.Е. Синтез высокодисперсного диборида хрома с использованием нановолокнистого углерода // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. - 2018. - Т. 61. - № 10. - С. 800-806

PY - 2018/1/1

Y1 - 2018/1/1

N2 - Представлены результаты исследования процесса синтеза высокодисперсного порошка диборида хрома. Диборид хрома был получен восстановлением оксида хрома Cr2O3 нановолокнистым углеродом (НВУ) и карбидом бора в индукционной печи в среде аргона. НВУ - продукт каталитического разложения легких углеводородов. Основной характеристикой НВУ является высокое значение площади удельной поверхности (~150 000 м2/кг), что существенно выше, чем у сажи (~50 000 м2/кг). Содержание примесей в НВУ находится на уровне 1 % (по массе). Использованный в качестве реагента карбид бора характеризовался высокой дисперсностью (на уровне ~2 мкм) и незначительным содержанием примесей - не более 1,5 % (по массе). На основе анализа диаграммы состояния системы Cr - В определены состав шихты и верхний температурный предел реакции боридообразования для получения диборида хрома CrВ2 в порошкообразном состоянии. На основе термодинамического анализа определена температура начала реакции восстановления оксида хрома Cr2O3 углеродом и карбидом бора при различных давлениях СО. Состав и характеристики диборида хрома изучены с использованием рентгенофазового анализа, метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП), сканирующей электронной микроскопии с применением локального энергодисперсионного рентгеновского микроанализа (EDX), низкотемпературной адсорбции азота с последующим определением удельной поверхности по методу БЭТ, седиментационного анализа, синхронной термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии (TГ/ДСК). Полученный при оптимальных параметрах материал представлен одной фазой - диборидом хрома CrВ2. Содержание примесей в дибориде хрома не превышает 2,5 % (по массе). Частицы порошка преимущественно агрегированы. Средний размер частиц и агрегатов составляет 7,95 мкм с широким диапазоном распределения по размерам. Площадь удельной поверхности однофазного образца составляет 3600 м2/кг. Окисление диборида хрома начинается при температуре 430 °С и при достижении температуры 1000 °С степень окисления составляет примерно 25 %. Оптимальными параметрами синтеза являются соотношение реагентов по стехиометрии на получение диборида хрома при температуре 1700 °С и времени выдержки 20 мин. Показано, что для такого процесса нановолокнистый углерод является эффективным реагентом и что оксид хрома Cr2O3 практически полностью восстанавливается до диборида хрома.

AB - Представлены результаты исследования процесса синтеза высокодисперсного порошка диборида хрома. Диборид хрома был получен восстановлением оксида хрома Cr2O3 нановолокнистым углеродом (НВУ) и карбидом бора в индукционной печи в среде аргона. НВУ - продукт каталитического разложения легких углеводородов. Основной характеристикой НВУ является высокое значение площади удельной поверхности (~150 000 м2/кг), что существенно выше, чем у сажи (~50 000 м2/кг). Содержание примесей в НВУ находится на уровне 1 % (по массе). Использованный в качестве реагента карбид бора характеризовался высокой дисперсностью (на уровне ~2 мкм) и незначительным содержанием примесей - не более 1,5 % (по массе). На основе анализа диаграммы состояния системы Cr - В определены состав шихты и верхний температурный предел реакции боридообразования для получения диборида хрома CrВ2 в порошкообразном состоянии. На основе термодинамического анализа определена температура начала реакции восстановления оксида хрома Cr2O3 углеродом и карбидом бора при различных давлениях СО. Состав и характеристики диборида хрома изучены с использованием рентгенофазового анализа, метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП), сканирующей электронной микроскопии с применением локального энергодисперсионного рентгеновского микроанализа (EDX), низкотемпературной адсорбции азота с последующим определением удельной поверхности по методу БЭТ, седиментационного анализа, синхронной термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии (TГ/ДСК). Полученный при оптимальных параметрах материал представлен одной фазой - диборидом хрома CrВ2. Содержание примесей в дибориде хрома не превышает 2,5 % (по массе). Частицы порошка преимущественно агрегированы. Средний размер частиц и агрегатов составляет 7,95 мкм с широким диапазоном распределения по размерам. Площадь удельной поверхности однофазного образца составляет 3600 м2/кг. Окисление диборида хрома начинается при температуре 430 °С и при достижении температуры 1000 °С степень окисления составляет примерно 25 %. Оптимальными параметрами синтеза являются соотношение реагентов по стехиометрии на получение диборида хрома при температуре 1700 °С и времени выдержки 20 мин. Показано, что для такого процесса нановолокнистый углерод является эффективным реагентом и что оксид хрома Cr2O3 практически полностью восстанавливается до диборида хрома.

KW - Boron carbide

KW - Chromiumdiboride

KW - Finely dispersed powder

KW - Induction heating

KW - Nanofibrous carbon

KW - Reduction

KW - Synthesis

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85062534900&partnerID=8YFLogxK

UR - https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36394351

U2 - 10.17073/0368-0797-2018-10-800-806

DO - 10.17073/0368-0797-2018-10-800-806

M3 - статья

AN - SCOPUS:85062534900

VL - 61

SP - 800

EP - 806

JO - Известия высших учебных заведений. Черная металлургия

JF - Известия высших учебных заведений. Черная металлургия

SN - 0368-0797

IS - 10

M1 - 8

ER -